Os raios catódicos têm carga negativa porque consistem em um fluxo de elétrons. Os elétrons são partículas subatômicas que carregam uma carga elétrica negativa. Quando uma corrente elétrica passa através de um tubo de vácuo, os elétrons no tubo são emitidos do cátodo (eletrodo negativo) e viajam em direção ao ânodo (eletrodo positivo). Esses elétrons constituem os raios catódicos.